開發智能、安全的無線照明解決方案

SiliconLabs 2022-06-09 17:27

需要最新微控制器編程規范與調試指南？ 瑞薩×物聯網：4 場直播，搞定全棧無線連接開發

居家生活中，聯網、節能型 LED 照明可促進極大的能源節約并實現起居空間的個性化。利用Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）的無線平臺，可以為開發人員具有耐高溫特性并具備廣泛認證的無線協議棧產品組合（包括 Zigbee、Z-Wave、Thread 和 Bluetooth），進而加速開發適用于智能家居的安全、智能的無線照明產品。點擊文末的閱讀原文按鈕或訪問下方鏈接以獲取更詳細的產品信息和技術文檔：https://cn.silabs.com/applications/home-and-life/smart-home/led-bulbs

智能家居LED燈泡之設計注意事項

在 LED 燈泡中添加智能無線連接會帶來一些技術挑戰，以下將逐一說明其設計關鍵考量。

借助線性穩壓器實現低壓供電

LED 燈泡具有一個電子鎮流器，電子鎮流器通常包含 PMIC 和高電壓離散元件。電子鎮流器通常通過恒定電流驅動 LED，以實現不隨輸入電壓和溫度變化的恒定亮度。PMIC 輔助電源還可為微控制器 (MCU)、無線片上系統 (SoC) 或 RF模塊供電，但通常無法被很好地從 10 V調節到15V，因此，需要線性穩壓器來降低這種電壓并提供經良好調節的 3 V或 1.8 V供電。

ON/OFF 和調光符合 CA Title 20 認證規范

一種方法是在 LED 陰極和接地之間添加 MOSFET 來實現讓 MCU 關閉或調暗 LED。但如果 PMIC 最初設計為恒定負載，這樣做就會帶來一些問題。禁用 PMIC 也會禁用輔助電源，因此這并不可選。EPA 的能源之星計劃和加州能源委員會 (CEC) 的第 20 條電器產品效率規范等能源效率標準對待機電流有嚴格的要求，要符合 CA Title 20 認證規范，且燈泡在待機模式下的能耗需要低于 200 mW。所面臨的挑戰就是能夠有效地將交流線路電壓降低至 RF 收發器電壓。輔助電源需要為 RF 模塊提供約 50 mW，且效率要超過 50%，靜態電流要低于100 mW。

布置RF模塊和天線實現穩健連接

通常，簡單的 LED 燈泡在鎮流器板周圍都有金屬護罩，以最大限度減少開關轉換器的電磁干擾。智能 LED 燈泡設計時需要為鎮流器提供防護，并還需提供良好的天線以用于 RF。如果 RF 模塊被垂直放置在燈頂部附近，則該模塊上的簡易 PCB 天線可能會起到作用。然而，這可能會干擾光的傳導，并使該智能半導體的位置靠近 LED 熱源。設計者應該好好考慮 RF 性能會如何影響燈泡的可用性。擁有可靠的連接對消費者來說至關重要。

監控溫度以延長生命周期

理想的做法是 RF 模塊應放在遠離發熱 LED 和電子鎮流器的位置，但這并不總是可行的。通過監控 LED 和無線 SoC 的溫度，可提高產品可靠性。調暗 LED 可限制熱量的產生。LED 附近放置的熱敏電阻器可監控 LED 的溫度，而要監控無線 SoC 的溫度，就可能需要使用片上溫度傳感器。

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